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Capítulo 1

Generalidades

1.1 Introducción ........................................................................................ 1

1.2 Características de los instrumentos .......................................................6

1.2.1 Generalidades ...................................................................................... 6

1.2.2 Campo de medida (range ) .................................................................. 6

1.2.3 Alcance (span) ..................................................................................... 6

1.2.4 Error .................................................................................................... 7

1.2.5 Exactitud (accuracy) ............................................................................10

1.2.6 Precisión ............................................................................................12

1.2.7 Incertidumbre de la medida (uncertainty )............................................13

1.2.7.1 Generalidades ..........................................................................13

1.2.8 Trazabilidad (traceabilily ) ................................................................... 28

1.2.9 Zona muerta (dead zone o dead band ) ............................................. 30

1.2.10 Sensibilidad (sensítivity ) .................................................................... 30

1.2.11 Repetibilidad (repeatibilíty ) ............................................................... 30

1.2.12 Histéresis (hysteresis ) ........................................................................ 32

1.2.13 Linealidad ........................................................................................ 32

1.2.14 Otros términos ................................................................................. 32

1.3 Calibración de un instrumento ..........................................................34

1.3.1 Generalidades .................................................................................... 341.3.2 Expresión de la incertidumbre de medida en los certificados de calibración ....35

1.3.3 Certificado de calibración .................................................................. 36

1.3.4 Programas de cálculo de incertidumbres ............................................. 37

1.4 Ejemplos generales de características de instrumentos .........................38

1.5 Cómo se descalibran los instrumentos ................................................39

Contenido

1.5.1 Generalidades ................................................................................... 39

1.5.2 Tipos de errores ................................................................................ 40

1.6 Método general de calibración ..........................................................42

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1.7 Código e identificación de los instrumentos .......................................47

1.7.1 Clases de instrumentos....................................................................... 47

Capítulo 2Transmisores

2.1 Generalidades ...................................................................................55

2.2 Transmisores neumáticos ...................................................................56

2.3 Transmisores electrónicos ..................................................................56

2.4 Transmisores digitales ........................................................................58

2.4.1 Generalidades ................................................................................... 58

2.4.2 Transmisor inteligente capacitivo ........................................................612.4.3 Transmisor inteligente piezorresistivo .................................................61

2.5 Comunicaciones ................................................................................62

2.5.1 Generalidades ................................................................................... 62

2.5.2 Protocolos serie ................................................................................ 63

2.5.3 Protocolos híbridos .......................................................................... 64

2.5.4 Protocolos abiertos .......................................................................... 66

2.6 Tabla comparativa de transmisores ....................................................72

2.7 Calibradores de transmisores .............................................................732.7.1 Generalidades ................................................................................... 73

2.7.2 Calibradores de instrumentos HART ................................................. 74

2.7.3 Calibradores de instrumentos Fieldbus .............................................. 78

2.8 Calibración y monitorización de instrumentos transmisores en línea ..78

3.1 Generalidades ...................................................................................83

3.2 Calibradores simples universales neumáticos y electrónicos ................83

3.2.1 Calibradores neumáticos ................................................................... 83

3.2.2 Calibradores electrónicos .................................................................. 84

3.2.3 Calibradores multifunción (presión y temperatura) ........................... 85

3.3 Calibradores de presión .....................................................................86

3.4 Calibradores de caudal ......................................................................93

3.4.1 Instrumentos de presión diferencial ................................................... 93

Capítulo 3

Calibración de instrumentos de medición de variables

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3.4.2 Rotámetros ...................................................................................... 95

3.4.3 Vertedero ........................................................................................ 98

3.4.4 Medidores de turbina ....................................................................... 98

3.4.5 Medidor de torbellino y Vortex ...................................................... 993.4.6 Medidor magnético de caudal ........................................................100

3.4.7 Medidor de Coriolis ....................................................................... 101

3.4.8 Medidores volumétricos ................................................................. 101

3.4.9 Medidores de caudal masa ............................................................. 101

3.4.10 Patrones internacionales de calibración de medidores

  de caudal de líquidos .....................................................................102

3.4.11 Patrones internacionales de calibración de medidores

  de caudal de agua ..........................................................................103

3.4.12 Patrones internacionales de calibración de medidores  de caudal de gas.............................................................................105

3.5 Nivel ............................................................................................... 107

3.5.1 Instrumentos de medida directa .......................................................107

3.5.2 Instrumentos de presión hidrostática ...............................................107

3.5.3 Instrumentos de presión diferencial .................................................107

3.5.4 Instrumentos de desplazamiento .....................................................109

3.5.5 Instrumentos basado en características eléctricas del líquido ............. 110

3.5.6 Instrumentos de radiación ............................................................... 1103.6 Instrumentos de temperatura ............................................................110

3.6.1 Calibradores y patrones ................................................................... 110

3.6.2 Calibración de sondas de resistencia e instrumentos

  de puente de Wheatstone ................................................................ 114

3.6.3 Termistores ..................................................................................... 120

3.6.4 Calibración de termopares e instrumentos de temperatura ............... 121

3.6.5 Calibración de pirómetros de radiación ...........................................133

3.6.6 Calibradores universales de temperatura ..........................................135

3.7 Calibración de instrumentos para otras variables .............................. 138

Capítulo 4

Calibración de bálbulas de control

4.1 Generalidades ..................................................................................141

4.2 Calibración de la válvula de control ................................................ 142

4.3 Calibración de posicionadores ......................................................... 144

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4.4 Posicionador inteligente y diagnóstico de la válvula ......................... 146

4.5 Tipos de mantenimiento .................................................................. 152

Capítulo 5

Calibración de controladores

5.1 Generalidades ................................................................................ 155

5.2 Ajuste de controladores .................................................................. 157

5.2.1 Generalidades .................................................................................. 157

5.2.2 Método de tanteo (lazo cerrado) ................................................... 159

5.2.3 Método de ganancia límite (lazo cerrado) ....................................... 161

5.2.4 Método de curva de reacción (lazo abierto) .................................... 162

5.2.5 Método de Cohen-Coon .................................................................164

5.2.6 Procesos no lineales .........................................................................165

5.3 Calibración de instrumentos digitales ............................................... 166

Capítulo 6

Tipos de mantenimiento

6.1 Generalidades ................................................................................ 169

6.1.1 Mantenimiento correctivo ................................................................169

6.1.2 Mantenimiento preventivo .............................................................169

6.1.3 Mantenimiento predictivo .............................................................170

6.2 Seguridad y fiabilidad de los instrumentos ....................................... 172

6.2.1 Generalidades .................................................................................. 172

6.2.2 Nivel integral de seguridad (SIL) ......................................................174

6.2.3 Circuitos digitales de tolerancia de fallos ..........................................175

6.3 Frecuencia de mantenimiento de los instrumentos ........................... 178

6.4 Normativa de calidad ISO 9000:2000

aplicada a la instrumentación .......................................................... 179

ApéndiceA.1 Diagramas de tuberías e instrumentos (P&IDs) ................................. 183

A.2 Diagramas de lazos de control ...................................................... 185

A.3 Colores de visualización de procesos ............................................... 188

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A.4 Hojas de especificación de instrumentos .......................................... 189

A.4.1 Instrumentos de presión ..................................................................189

A.4.2 Instrumentos de caudal ...................................................................192

A.4.3 Instrumentos de nivel ......................................................................196A.4.4 Instrumentos de temperatura ..........................................................197

A.4.5 Instrumentos de otras variables .......................................................198

A.4.6 Válvulas de control .........................................................................201

A5. Hojas de calibración ........................................................................202

A.6 Procedimientos de calibración .........................................................204

A.6.1 Calibración de un manómetro digital ............................................... 204

A.6.2 Calibración de un transmisor electrónico de

temperatura con elemento de termopar tipo K de 2 hilos................ 206

A.6.3 Calibración de una válvula de control digital (protocolo HART) ..... 207

A.6.4 Calibración de un transmisor inteligente

  (protocolos HART y FIELDBUS) ...................................................... 208

A.7 Glosario ........................................................................................ 213

A.8 Referencias ....................................................................................226